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Mercredi 16 décembre 2015, soutenance de thèse de Tobit CAUDWELL - 11h00, Amphithéâtre K118, site Bergès

Convection et stratification induites par une paroi chauffante : mesures expérimentales et modélisations

Membres du jury

- M. Colm-cille P. CAULFIELD, DAMPT, University of Cambridge, Rapporteur
- M. Fabrice LEMOINE, LEMTA - UMR 5763, Université de Lorraine, Rapporteur
- M. Joel SOMMERIA, LEGI - UMR 5519, Université de Grenoble, Examinateur
- M. Olivier EIFF, IfH, Karlsruhe Institute of Technology, Examinateur
- M. Jan bert FLOR, LEGI - UMR 5519, Université de Grenoble, Directeur de thèse
- Mme Maria-Eletta NEGRETTI, LEGI - UMR 5519, Université de Grenoble, Co-encadrante de thèse

Résumé

Cette thèse s’intéresse à l’écoulement convectif induit par une paroi chauffante isotherme. La couche limite turbulente qui s’établit le long de celle-ci s’apparente à un panache, bien que les conditions de paroi en modifient significativement certaines caractéristiques typiques. Dans l’étude présentée, l’environnement est un milieu clos. Puisque le fluide de moindre densité s’accumule dans la partie haute de l’enceinte, une stratification en température s’établit. Afin de mieux comprendre les mécanismes qui entrent en jeu dans ce type de panache et son interaction avec le fluide ambiant, nous déployons une approche à la fois expérimentale et théorique. Sur le plan expérimental, une technique combinant Velocimétrie par Images de Particules (PIV) et Fluorescence Induite par Laser (LIF) est mise au point, et permet d’acquérir simultanément la vitesse et la température du fluide dans un plan de mesure qui couvre l’ensemble de l’écoulement. Sur le plan théorique, un modèle numérique mono-dimensionnel est développé. Il est basé sur la théorie d’entraînement de Morton et al (1956) pour la partie turbulente du panache, et tient compte de son caractère laminaire initial grâce à des solutions de similarité. Les comparaisons détaillées entre ce modèle et les résultats expérimentaux montrent les limites des modèles classiques et la pertinence des améliorations introduites. Nous évaluons notamment la contribution de la portion laminaire, et mettons en évidence le fait que le coefficient d’entraînement varie en fonction de la stratification ambiante.